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Validation of methane and carbon monoxide from Sentinel-5 Precursor using TCCON and NDACC-IRWG stations

Sha, Mahesh Kumar und Langerock, Bavo und Blavier, Jean-François und Blumenstock, Thomas und Borsdorff, Tobias und Buschmann, Matthias und Dehn, Angelika und De Mazière, Martine und Deutscher, Nicholas M. und Feist, Dietrich G. und Garcia, Omaira E. und Griffith, David W. T. und Grutter, Michel und Hannigan, James W. und Hase, Frank und Heikkinen, Pauli und Christian, Hermans und Iraci, Laura T. und Jeseck, Pascal und Jones, Nicholas und Kivi, Rigel und Nicolas, Kumps und Landgraf, Jochen und Lorente, Alba und Mahieu, Emmanuel und Makarova, Maria V. und Mellqvist, Johan und Metzger, Jean-Marc und Morino, Isamu und Nagahama, Tomoo und Notholt, Justus und Ohyama, Hirofumi und Ortega, Ivan und Palm, Mathias und Petri, Christof und Pollard, David F. und Rettinger, Markus und Robinson, John und Roche, Sébastien und Roehl, Coleen M. und Röhling, Amelie und Rousogenous, Constantina und Schneider, Matthias und Shiomi, Kei und Smale, Dan und Stremme, Wolfgang und Strong, Kimberly und Sussmann, Ralf und Té, Yao und Uchino, Osamu und Velazco, Voltaire A. und Vigouroux, Corinne und Vrekoussis, Mihalis und Wang, Pucai und Warneke, Thorsten und Wizenberg, Tyler und Wunch, Debra und Yamanouchi, Shoma und Yang, Yang und Zhou, Minqiang (2021) Validation of methane and carbon monoxide from Sentinel-5 Precursor using TCCON and NDACC-IRWG stations. Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 14 (9), Seiten 6249-6304. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-14-6249-2021. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
12MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.5194/amt-14-6249-2021

Kurzfassung

The Sentinel-5 Precursor (S5P) mission with the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) on board has been measuring solar radiation backscattered by the Earth's atmosphere and surface since its launch on 13 October 2017. In this paper, we present for the first time the S5P operational methane (CH4) and carbon monoxide (CO) products' validation results covering a period of about 3 years using global Total Carbon Column Observing Network (TCCON) and Infrared Working Group of the Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC-IRWG) network data, accounting for a priori alignment and smoothing uncertainties in the validation, and testing the sensitivity of validation results towards the application of advanced co-location criteria. We found that the S5P standard and bias-corrected CH4 data over land surface for the recommended quality filtering fulfil the mission requirements. The systematic difference of the bias-corrected total column-averaged dry air mole fraction of methane (XCH4) data with respect to TCCON data is -0.26±0.56 % in comparison to -0.68±0.74 % for the standard XCH4 data, with a correlation of 0.6 for most stations. The bias shows a seasonal dependence. We found that the S5P CO data over all surfaces for the recommended quality filtering generally fulfil the missions requirements, with a few exceptions, which are mostly due to co-location mismatches and limited availability of data. The systematic difference between the S5P total column-averaged dry air mole fraction of carbon monoxide (XCO) and the TCCON data is on average 9.22±3.45 % (standard TCCON XCO) and 2.45±3.38 % (unscaled TCCON XCO). We found that the systematic difference between the S5P CO column and NDACC CO column (excluding two outlier stations) is on average 6.5±3.54 %. We found a correlation of above 0.9 for most TCCON and NDACC stations. The study shows the high quality of S5P CH4 and CO data by validating the products against reference global TCCON and NDACC stations covering a wide range of latitudinal bands, atmospheric conditions and surface conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191248/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Validation of methane and carbon monoxide from Sentinel-5 Precursor using TCCON and NDACC-IRWG stations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sha, Mahesh KumarBIRA-IASB, Brussels, Belgiumhttps://orcid.org/0000-0003-1440-1529NICHT SPEZIFIZIERT
Langerock, BavoBIRA-IASB, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blavier, Jean-FrançoisJet Propulsion Lab., Pasadena, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blumenstock, ThomasKIT, IMK-ASF, Karlsruhe, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-4005-900XNICHT SPEZIFIZIERT
Borsdorff, TobiasSRON Earth Science Group (ESG), Utrecht, the Netherlandshttps://orcid.org/0000-0002-4421-0187NICHT SPEZIFIZIERT
Buschmann, MatthiasUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5077-9524NICHT SPEZIFIZIERT
Dehn, AngelikaESA-ESRIN, Via Galileo Galilei, 00044 Frascati, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Mazière, MartineBIRA-IASB, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deutscher, Nicholas M.University of Wollongong, Wollongong, NSW, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-2906-2577NICHT SPEZIFIZIERT
Feist, Dietrich G.DLR, IPA und Univ. Münchenhttps://orcid.org/0000-0002-5890-6687NICHT SPEZIFIZIERT
Garcia, Omaira E.IARC, (AEMET), Santa Cruz de Tenerife, Spainhttps://orcid.org/0000-0002-8395-6440NICHT SPEZIFIZIERT
Griffith, David W. T.University of Wollongong, Wollongong, NSW, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-7986-1924NICHT SPEZIFIZIERT
Grutter, MichelUniversidad Nacional Autonoma de Mexico, UNAM, Mexico City, Mexicohttps://orcid.org/0000-0001-9800-5878NICHT SPEZIFIZIERT
Hannigan, James W.NCAR, Boulder, CO, USAhttps://orcid.org/0000-0002-4269-1677NICHT SPEZIFIZIERT
Hase, FrankKIT, (IMK-ASF), Karlsruhe, DENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heikkinen, PauliFMI, Sodankylä, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Christian, HermansBIRA-IASB, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iraci, Laura T.NASA, Mountain View, CA, USAhttps://orcid.org/0000-0002-2859-5259NICHT SPEZIFIZIERT
Jeseck, PascalCNRS, Observatoire de Paris, PSL Université, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jones, NicholasUniversity of Wollongong, Wollongong, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kivi, RigelFMI, Sodankylä, Finlandhttps://orcid.org/0000-0001-8828-2759NICHT SPEZIFIZIERT
Nicolas, KumpsBIRA-IASB, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Landgraf, JochenSRON (ESG), Utrecht, the NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lorente, AlbaSRON (ESG), Utrecht, the Netherlandshttps://orcid.org/0000-0002-2287-4687NICHT SPEZIFIZIERT
Mahieu, EmmanuelUniversité de Liège, Liège, Belgiumhttps://orcid.org/0000-0002-5251-0286NICHT SPEZIFIZIERT
Makarova, Maria V.St. Petersburg State University, Saint Petersburg, Russiahttps://orcid.org/0000-0003-2469-9250NICHT SPEZIFIZIERT
Mellqvist, JohanChalmers University of Technology, Gothenburg, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Metzger, Jean-MarcObservatoire de Science de l'Univers Réunion, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morino, IsamuNIES, Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-2720-1569NICHT SPEZIFIZIERT
Nagahama, Tomoo(ISEE), Nagoya University, Japanhttps://orcid.org/0000-0001-7707-978XNICHT SPEZIFIZIERT
Notholt, JustusUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ohyama, HirofumiNIES, Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0003-2109-9874NICHT SPEZIFIZIERT
Ortega, IvanNCAR, Boulder, CO, USAhttps://orcid.org/0000-0002-0067-617XNICHT SPEZIFIZIERT
Palm, MathiasUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-7191-6911NICHT SPEZIFIZIERT
Petri, ChristofUniversity of Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-7010-5532NICHT SPEZIFIZIERT
Pollard, David F.National Institute of Water and Atmospheric Research, Lauder, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0001-9923-2984NICHT SPEZIFIZIERT
Rettinger, MarkusKIT, Garmisch-Partenkirchen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Robinson, JohnNIWA, Lauder, New ZealandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roche, SébastienUniversity of Toronto, Toronto, Ontario, Canadahttps://orcid.org/0000-0003-2474-4744NICHT SPEZIFIZIERT
Roehl, Coleen M.California Institute of Technology, Pasadena, California, USAhttps://orcid.org/0000-0001-5383-8462NICHT SPEZIFIZIERT
Röhling, AmelieKIT, Karlsruhe, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-8259-7343NICHT SPEZIFIZIERT
Rousogenous, ConstantinaCARE-C, the Cyprus Institute, Nicosia, Cyprushttps://orcid.org/0000-0001-9505-5239NICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, MatthiasKIT (IMK-ASF), Karlsruhe, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-8452-0035NICHT SPEZIFIZIERT
Shiomi, KeiEORC, JAXA, Tsukuba, Japanhttps://orcid.org/0000-0002-1206-8614NICHT SPEZIFIZIERT
Smale, DanNational Institute of Water and Atmospheric Research, Lauder, New Zealandhttps://orcid.org/0000-0003-3385-0880NICHT SPEZIFIZIERT
Stremme, WolfgangUniversidad Nacional Autonoma de Mexico, UNAM, Mexico City, Mexicohttps://orcid.org/0000-0003-0791-3833NICHT SPEZIFIZIERT
Strong, KimberlyUniversity of Toronto, Toronto, Ontario, Canadahttps://orcid.org/0000-0001-9947-1053NICHT SPEZIFIZIERT
Sussmann, RalfKIT (IMK-IFU), Garmisch-Partenkirchen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Té, YaoLERMA-IPSL, CNRS, PSL Université, Paris, Francehttps://orcid.org/0000-0001-6405-8074NICHT SPEZIFIZIERT
Uchino, OsamuNIES, Tsukuba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Velazco, Voltaire A.University of Wollongong, Wollongong, NSW, Australiahttps://orcid.org/0000-0002-1376-438XNICHT SPEZIFIZIERT
Vigouroux, CorinneBIRA-IASB, Brussels, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vrekoussis, MihalisCARE-C, Cyprus Institute, Nicosia, Cyprushttps://orcid.org/0000-0001-8292-8352NICHT SPEZIFIZIERT
Wang, PucaiInstitute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS), Beijing, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Warneke, ThorstenUniversity of Bremen, Bremen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wizenberg, TylerUniversity of Toronto, Toronto, Ontario, Canadahttps://orcid.org/0000-0002-8240-8610NICHT SPEZIFIZIERT
Wunch, DebraUniversity of Toronto, Toronto, Ontario, Canadahttps://orcid.org/0000-0002-4924-0377NICHT SPEZIFIZIERT
Yamanouchi, ShomaUniversity of Toronto, Toronto, Ontario, CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, YangShanghai Ecological Forecasting and Remote Sensing Center, Shanghai, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhou, MinqiangBIRA-IASB, Brussels, Belgiumhttps://orcid.org/0000-0003-3427-5873NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 September 2021
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques (AMT)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.5194/amt-14-6249-2021
Seitenbereich:Seiten 6249-6304
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Validation, CH4, CO, Sentinel 5P, TCCON, NDACC
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - LIDAR-Forschung und - Entwicklung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Feist, Dr. Dietrich
Hinterlegt am:01 Dez 2022 08:34
Letzte Änderung:01 Dez 2022 08:34

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